CN212623379U

CN212623379U - 3d显示装置及系统

Info

Publication number: CN212623379U
Application number: CN201820857359.4U
Authority: CN
Inventors: 吕国皎
Original assignee: Chengdu Technological University CDTU
Current assignee: Chengdu Technological University CDTU; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2028-06-04

Abstract

本实用新型实施例提供了一种3D显示装置及系统，涉及光学显示领域，所述装置包括：柱透镜光栅板和光源阵列板；所述柱透镜光栅板和所述光源阵列板间隔设置；所述光源阵列板包括多个光源组，每个光源组发射出的多路光线在穿过所述柱透镜光栅板后对应汇聚到每个光源组的观测视区，每个光源组的观测视区的位置均不相同。所述3D显示装置再在所述柱透镜光栅板和光源阵列板之间设置一液晶显示面板；所述每个光源组发射出的穿过所述柱透镜光栅板的多路光线，穿过所述液晶面板，以使每个光源组的观测视区处观测到对应的一图像。每个观测视区观察到不同的图像，再现了更加真实的3D显示效果。

Description

3D显示装置及系统

技术领域

本实用新型涉及光学显示领域，具体而言，涉及一种3D显示装置及系统。

背景技术

随着人口的增长以及人们生活水平的逐步提高，对与视觉等多媒体的享受逐步的提高。

目前，3D显示应用广泛，在人们的日常生活中广泛应用，但是现有的 3D显示技术体验较差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种3D显示装置及系统，以改善上述问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种3D显示装置，所述装置包括：柱透镜光栅板和光源阵列板；所述柱透镜光栅板和所述光源阵列板间隔设置；所述光源阵列板包括多个光源组，每个光源组发射出的多路光线在穿过所述柱透镜光栅板后对应汇聚到每个光源组的观测视区，每个光源组的观测视区的位置均不相同。

进一步的，每个光源组包括阵列设置的多个光源；每个光源组包括：n 行m列个光源；每个光源组包括：m个光源列，以及n个光源行；所述多个光源组中任一个光源组作为第一光源组，所述第一光源组中每两个相邻的光源列间均排列有所述多个光源组中除所述第一光源组外的每个光源组中对应的一光源列；所述第一光源组中每两个相邻的光源行间均排列有所述多个光源组中除所述第一光源组外的每个光源组中对应的一光源行。

进一步的，所述多个光源组中的一光源组作为第二光源组，所述第一光源组中每个光源列一一对应的与所述第二光源组中每个光源列相邻，且所述第一光源组中每个光源列中的n个光源与所述第二光源组中相邻的每个光源列中的n个光源形成交错；所述第一光源组中每个光源行一一对应的与所述第二光源组中每个光源行相邻，且所述第一光源组中每个光源行中的m个光源与所述第二光源组中相邻的每个光源行中的m个光源形成交错。

进一步的，每个光源组中相邻的每两个光源列的间距均相同，每个光源组中相邻的每两个光源行的间距均相同。

进一步的，所述柱透镜光栅板上设置有m个柱透镜，每个光源组中的 m个光源列发射出的多路光线穿过所述m个柱透镜后对应汇聚到每个光源组的观测视区。

进一步的，所述装置还包括：液晶显示面板；所述液晶显示面板设置在所述柱透镜光栅板和光源阵列板之间；所述每个光源组发射出的穿过所述柱透镜光栅板的多路光线，穿过所述液晶面板，以使每个光源组的观测视区处观测到对应的一图像。

进一步的，每个光源组的观测视区到所述柱透镜光栅板的距离相等，所述m个柱透镜中每两个相邻的柱透镜之间的节距均相同。

进一步的，所述第一光源组中光源列的宽度为w，所述柱透镜光栅板到所述光源阵列板的距离为f，所述第一光源组的观测视区到柱透镜的距离为d，所述第一光源组的观测视区宽度为l，则满足

进一步的，所述第一光源组中光源列的节距为p₂，柱透镜节距为p₁，柱透镜光栅板到光源阵列的距离为f，观测视区到柱透镜的距离为d，则满足

第二方面，本实用新型实施例提供了一种3D显示系统，包括：上述第一方面实施例和/或结合第一方面实施例的任一种可能的实施方式的3D显示装置和外部电源，所述外部电源与所述3D显示装置连接。

本实用新型实施例的有益效果是：

本实用新型实施例提供了一种3D显示装置，所述装置包括：柱透镜光栅板和光源阵列板；所述柱透镜光栅板和所述光源阵列板间隔设置；所述光源阵列板包括多个光源组，每个光源组发射出的多路光线在穿过所述柱透镜光栅板后对应汇聚到每个光源组的观测视区，每个光源组的观测视区的位置均不相同。

所述3D显示装置再在所述柱透镜光栅板和光源阵列板之间设置一液晶显示面板；所述每个光源组发射出的穿过所述柱透镜光栅板的多路光线，穿过所述液晶面板，以使每个光源组的观测视区处观测到对应的一图像。每个观测视区观察到不同的图像，再现了更加真实的3D显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型第二实施例提供的一种3D显示装置的第一视角的结构示意图；

图2示出了本实用新型第二实施例提供的一种3D显示装置的光源阵列板的第二视角下的第一种结构示意图；

图3示出了本实用新型第二实施例提供的一种3D显示装置的光源阵列板的第二视角下的第二种结构示意图。

图标：10-3D显示系统；11-外部电源；100-3D显示装置；1100-光源阵列板；110-光源组；111-光源列；112-光源行；1101-光源点；120-柱透镜光栅板；121-柱透镜；130-观测视区；140-液晶显示面板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“水平”、“竖直”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

本实用新型实施例提供了一种3D显示系统，包括：3D显示装置100 和外部电源11，所述外部电源11与所述3D显示装置100连接。

第二实施例

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种3D显示装置100，所述装置包括：柱透镜光栅板120和光源阵列板1100；所述柱透镜光栅板120和所述光源阵列板1100间隔设置；所述光源阵列板1100包括多个光源组110，每个光源组110发射出的多路光线在穿过所述柱透镜光栅板120后对应汇聚到每个光源组110的观测视区130，每个光源组110的观测视区130的位置均不相同。

其中所述柱透镜光栅板120对光线起到聚焦的作用。

图1中仅示出了光源阵列板1100中存在一个光源组时的示意图，此仅为方便本技术领域人员的理解，并不对本实用新型做出限定。

请参阅图2和图3，每个光源组110包括阵列设置的多个光源点1101；光源点1101可选的，可以为图2中所示的圆形光源，可以为图3中所述的矩形光源。因为光源点自身具有一定的宽度，所以一个光源组中的光源点发出的光线穿过柱透镜120后汇聚在有一定宽度的观测视区上。

每个光源组110包括：n行m列个光源；每个光源组110包括：m个光源列111，以及n个光源行112；所述多个光源组110中任一个光源组110 作为第一光源组110，所述第一光源组110中每两个相邻的光源列111间均排列有所述多个光源组110中除所述第一光源组110外的每个光源组110 中对应的一光源列111；所述第一光源组110中每两个相邻的光源行112间均排列有所述多个光源组110中除所述第一光源组110外的每个光源组110 中对应的一光源行112。

请参阅图2和图3，从图中可以直观的看到，每一行光源点构成一个光源行，每一列光源点构成一个光源列，那么一个光源点所在的光源行以及该光源行中其他光源点所在的光源列中的光源点就构成一个光源组。

所述多个光源组110中的一光源组110作为第二光源组110，所述第一光源组110中每个光源列111一一对应的与所述第二光源组110中每个光源列111相邻，且所述第一光源组110中每个光源列111中的n个光源与所述第二光源组110中相邻的每个光源列111中的n个光源形成交错；所述第一光源组110中每个光源行112一一对应的与所述第二光源组110中每个光源行112相邻，且所述第一光源组110中每个光源行112中的m个光源与所述第二光源组110中相邻的每个光源行112中的m个光源形成交错。

每个光源组110中相邻的每两个光源列111的间距均相同，每个光源组 110中相邻的每两个光源行112的间距均相同。

所述柱透镜光栅板120上设置有m个柱透镜120，每个光源组110中的m个光源列111发射出的多路光线穿过所述m个柱透镜120后对应汇聚到每个光源组110的观测视区130。柱透镜120为一表面具有一定弧度的透明柱体，相对于对全角度光线进行聚焦的凸透镜，本实施例中的柱透镜120 只对光线在水平方向进行汇聚。

所述柱透镜光栅板120的柱透镜120垂直于放置平面，m个柱透镜120 相互间平行且相邻的两个柱透镜120间距离相等。

所述装置还包括：液晶显示面板140；所述液晶显示面板140设置在所述柱透镜光栅板120和光源阵列板1100之间；所述每个光源组110发射出的穿过所述柱透镜光栅板120的多路光线，穿过所述液晶面板，以使每个光源组110的观测视区130处观测到对应的一图像。

所述液晶显示面板140上划分成多个图像区域，分别对应不同光源组 110，对应的光源组110发出的光点亮紧贴的液晶显示面板140上对应区域的像素，穿过柱透镜120汇聚在观测视区130，位于该观测视区130的人眼便能看到对应的图像。液晶显示面板140上交错显示了多张图像，每张图像对应一个光源组110。比如有a图、b图、c图三张图像显示在所述液晶显示面板140上，将液晶显示面板140在垂直的方向上，等间距的划分出n 行显示单元区域，每行显示单元区域又进一步划分成3行显示子单元区域，每行显示单元区域的第一行显示子单元区域对应显示a图的图像，每行显示单元区域的第二行显示子单元显示区域显示b图的图像，每行显示单元区域的第三行显示子单元显示c图的图像。在尺寸固定的液晶显示面板140 中，n的数值越大，各个图像交错的密度就越大，显示效果就越好。其中， a图对应的光源组110有n个光源行112，这n个光源依次一一对应点亮液晶显示面板140上n行显示单元区域中每一行显示单元区域的第一行显示子单元区域。

每个光源组110的观测视区130到所述柱透镜光栅板120的距离相等，所述m个柱透镜120中每两个相邻的柱透镜120之间的节距均相同。

所述第一光源组110中光源列111的宽度为w，所述柱透镜光栅板120 到所述光源阵列板1100的距离为f，所述第一光源组110的观测视区130 到柱透镜120的距离为d，所述第一光源组110的观测视区130宽度为l，则满足

所述第一光源组110中光源列111的节距为p₂，柱透镜120节距为p₁，柱透镜光栅板120到光源阵列的距离为f，观测视区130到柱透镜120的距离为d，则满足

当设置参数合适的多组位置不同、宽度不同的光源组110时，可以形成视区密度中间高，两边低的分布形式，在最佳观看区域附近的观测视区 130密度高，越远离中心位置，观测视区130密度越低即观测视区130宽度越长，如果此时有一人在该3D显示装置100前左右移动，则相对于中央的密集区域，在远离中央的边缘移动时，需要移动更长的距离才能进入下一个光源组110的观测视区，即看到新的图像。该3D显示装置100由于具有不同的视区密度，即在中心区域具有多个观测视区130，因此可以在中心区域形成连续视差，移动微小的距离就能进入下一个观测视区进而感知到图像的变化，给人以更加真实的感观。其他区域的视点密度较低，只保证基本的3D显示功能，但视差连续性较低。相对于视点数目相同、视点密度完全均匀的传统3D显示器，可以在一定区域内具有较高的视差连续性，从而具有较好的观看效果。此外该显示器的结构和2D显示面板的像素点距无关，适应性较传统3D显示器更强。

请参阅图3和图2，图2为光源点1101是圆形亮点时的结构示意图，图3为光源点1101为矩形亮点时的结构示意图。5组分别对应5幅视差图像的光源在水平方向上具有不同的位置，因此可通过柱透镜120获得5组空间位置互不重叠的视区。该显示器的光源阵列中，设对应第1行光源行 112的光源点1101宽度为w₁，第2/3/4行光源行112的光源点1101宽度为 w₂，w₁是w₂的两倍，因此该第一行光源行112所在的光源组1100相对于第二行光源行112所在的光源组1100可以获得两倍的视区宽度，第2/3/4 行光源行112对应的观测视区130的分布密度因此较高。因此，该显示器形成了视区密度中间高，两边低的分布形式，在最佳观看区域附近的观测视区130密度高，越远离中心位置，观测视区130密度越低。该显示器由于具有不同的观测视区130密度，因此可以在中心区域形成连续视差，其他观测视区130的密度较低，只保证基本的3D显示功能，但视差连续性较低。相对于视点数目相同、观测视区130密度完全均匀的传统3D显示器，可以在一定区域内具有较高的视差连续性，从而具有较好的观看效果。此外该显示器的结构和2D显示面板的像素点距无关，适应性较传统3D显示器更强。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种3D显示装置100，所述装置包括：柱透镜光栅板120和光源阵列板1100；所述柱透镜光栅板120和所述光源阵列板1100间隔设置；所述光源阵列板1100包括多个光源组110，每个光源组110发射出的多路光线在穿过所述柱透镜光栅板120后对应汇聚到每个光源组110的观测视区130，每个光源组110的观测视区130的位置均不相同。

所述3D显示装置100再在所述柱透镜光栅板120和光源阵列板1100 之间设置一液晶显示面板140；所述每个光源组110发射出的穿过所述柱透镜光栅板120的多路光线，穿过所述液晶面板，以使每个光源组110的观测视区130处观测到对应的一图像。每个观测视区130观察到不同的图像，中间的再现了3D的显示效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种3D显示装置，其特征在于，所述装置包括：柱透镜光栅板和光源阵列板；所述柱透镜光栅板和所述光源阵列板间隔设置；

所述光源阵列板包括多个光源组，每个光源组发射出的多路光线在穿过所述柱透镜光栅板后对应汇聚到每个光源组的观测视区，每个光源组的观测视区的位置均不相同。

2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，每个光源组包括阵列设置的多个光源；

每个光源组包括：n行m列个光源；每个光源组包括：m个光源列，以及n个光源行；

所述多个光源组中任一个光源组作为第一光源组，所述第一光源组中每两个相邻的光源列间均排列有所述多个光源组中除所述第一光源组外的每个光源组中对应的一光源列；

所述第一光源组中每两个相邻的光源行间均排列有所述多个光源组中除所述第一光源组外的每个光源组中对应的一光源行。

3.根据权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述多个光源组中的一光源组作为第二光源组，

所述第一光源组中每个光源列一一对应的与所述第二光源组中每个光源列相邻，且所述第一光源组中每个光源列中的n个光源与所述第二光源组中相邻的每个光源列中的n个光源形成交错；

所述第一光源组中每个光源行一一对应的与所述第二光源组中每个光源行相邻，且所述第一光源组中每个光源行中的m个光源与所述第二光源组中相邻的每个光源行中的m个光源形成交错。

4.根据权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，每个光源组中相邻的每两个光源列的间距均相同，每个光源组中相邻的每两个光源行的间距均相同。

5.根据权利要求4所述的3D显示装置，其特征在于，所述柱透镜光栅板上设置有m个柱透镜，每个光源组中的m个光源列发射出的多路光线穿过所述m个柱透镜后对应汇聚到每个光源组的观测视区。

6.根据权利要求5所述的3D显示装置，其特征在于，所述装置还包括：液晶显示面板；所述液晶显示面板设置在所述柱透镜光栅板和光源阵列板之间；

所述每个光源组发射出的穿过所述柱透镜光栅板的多路光线，穿过所述液晶显示面板，以使每个光源组的观测视区处观测到对应的一图像。

7.根据权利要求6所述的3D显示装置，其特征在于，每个光源组的观测视区到所述柱透镜光栅板的距离相等，所述m个柱透镜中每两个相邻的柱透镜之间的节距均相同。

8.根据权利要求7所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一光源组中光源列的宽度为w，所述柱透镜光栅板到所述光源阵列板的距离为f，所述第一光源组的观测视区到柱透镜的距离为d，所述第一光源组的观测视区宽度为l，则满足

9.根据权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一光源组中光源列的节距为p₂，柱透镜节距为p₁，柱透镜光栅板到光源阵列的距离为f，观测视区到柱透镜的距离为d，则满足

10.一种3D显示系统，其特征在于，包括：权利要求1-9中任意一项所述的3D显示装置和外部电源，所述外部电源与所述3D显示装置连接。